L'estérification est une transformation limitée

Avancement et bilans de matière · L'état final : transformation totale ou non · niveau 3 (difficile)

Énoncé

L'estérification $CH X_{3} COOH + C X_{2} H X_{5} OH CH X_{3} COOC X_{2} H X_{5} + H X_{2} O$ est une transformation limitée. On mélange $1, 0$ mol d'acide éthanoïque et $1, 0$ mol d'éthanol. Après plusieurs jours, on dose $0, 67$ mol d'ester.

Le mélange initial est-il stœchiométrique ? En déduire $x_{m a x}$ .
Calculer $x_{f}$ et le taux d'avancement final.
Donner la composition finale et vérifier la conservation des atomes de carbone.

Corrigé

1. Les coefficients valent $1$ pour les deux réactifs et les quantités sont égales : $\frac{1 , 0}{1} = \frac{1 , 0}{1}$ , le mélange est bien stœchiométrique. Les deux réactifs s'épuiseraient ensemble : $x_{m a x} = 1, 0$ mol.

2. Le tableau donne $n (ester) = x$ , donc $x_{f} = 0, 67$ mol et $τ = 0, 67 = 67 %$ : transformation non totale, alors même que rien ne manque au départ. Ce n'est pas un défaut de proportions, c'est une limitation propre à la réaction.

$E ˊ tat initial en cours final x 0 x 0, 67 acide 1, 0 1, 0 - x 0, 33 alcool 1, 0 1, 0 - x 0, 33 ester 0 x 0, 67 eau 0 x 0, 67$

Contrôle : atomes de carbone. Au départ, $1, 0 \times 2$ (acide $C X_{2} H X_{4} O X_{2}$ ) $+ 1, 0 \times 2$ (éthanol $C X_{2} H X_{6} O$ ) $= 4, 0$ mol. À l'arrivée, $0, 33 \times 2 + 0, 33 \times 2 + 0, 67 \times 4$ (ester $C X_{4} H X_{8} O X_{2}$ ) $= 0, 66 + 0, 66 + 2, 68 = 4, 00$ mol. ✓

Piège : croire qu'un mélange stœchiométrique garantit une transformation totale. Il garantit seulement qu'aucun réactif n'est en excès.